淺析新華XDC800在脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：上海新華XDC800是一款具備高速、穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)維護(hù)、開(kāi)放式等特點(diǎn)的DCS控制系統(tǒng)，XDC800的XCU以32位CPU組成為核心，以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線均按標(biāo)準(zhǔn)配置，通訊網(wǎng)絡(luò)為環(huán)型網(wǎng)絡(luò)或星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，軟件方面為OnXDC可視化圖形組態(tài)軟件。文章通過(guò)上海新華XDC800系統(tǒng)在大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司1-4號(hào)爐脫硫系統(tǒng)中安裝使用，從XDC800的硬件及軟件等方面系統(tǒng)說(shuō)明了XDC800在脫硫系統(tǒng)應(yīng)用中的安全、穩(wěn)定的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：新華XDC800；脫硫系統(tǒng)；DCS控制系統(tǒng)；故障診斷；故障修復(fù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ172 文章編號(hào)：1009-2374（2015）04-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0310

1 概述

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的逐漸提高，各大火力發(fā)電廠積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召對(duì)機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的環(huán)保技改工作，大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司1-4號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)先后于2013～2014年投入運(yùn)行狀態(tài)。脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，系統(tǒng)流程為從電袋除塵器出來(lái)的煙氣進(jìn)入吸收塔，煙氣與石灰石漿液結(jié)合發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，煙氣中大部分的二氧化硫?qū)⒈晃?。煙氣?jīng)過(guò)吸收塔頂部除霧器，除去部分水分。石灰石中的碳酸鈣與二氧化硫和氧氣（來(lái)自氧化風(fēng)機(jī)）發(fā)生反應(yīng)，最終產(chǎn)物為石膏，石膏經(jīng)過(guò)石膏脫水系統(tǒng)，最后進(jìn)入石膏庫(kù)運(yùn)出廠外。所以在脫硫系統(tǒng)中包含著煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)。而系統(tǒng)中的所有電機(jī)、電動(dòng)門(mén)、電氣裝置的操作控制、聯(lián)鎖保護(hù)、數(shù)據(jù)監(jiān)視、報(bào)警系統(tǒng)均由上海新華XDC800系統(tǒng)完成。XDC800為第四代DCS產(chǎn)品，體系結(jié)構(gòu)主要分為四層結(jié)構(gòu)：現(xiàn)場(chǎng)儀表層、控制裝置單元層、現(xiàn)場(chǎng)層和企業(yè)管理層。XDC800系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為多層面冗余配置，確保現(xiàn)場(chǎng)使用的可靠性。系統(tǒng)采用內(nèi)嵌專(zhuān)業(yè)化的控制算法、高可靠性硬件設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊網(wǎng)絡(luò)和冗余的以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)，是面向整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)。

2 XDC800的硬件特點(diǎn)

XDC800系統(tǒng)硬件具有可靠性高、分散度高和冗余配置的技術(shù)特色。XDC800明顯提高了其硬件集成度，XDC800將其基座與單個(gè)控制模塊完美配合，替代了原XDPS400的卡件與端子板兩個(gè)部分，增強(qiáng)了XDC800的空間利用率，降低了成本及檢修維護(hù)工作量。結(jié)構(gòu)方面更加緊密，縮小了模塊體積，此種設(shè)計(jì)方式與PLC系統(tǒng)極其相似；XCU上裝有低功耗CPU、64MB RAM、128MB CF，運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)具有強(qiáng)大的過(guò)程控制和處理能力。DI、DO、AI、AO等相關(guān)卡件設(shè)計(jì)美觀，其基座上都設(shè)有人性化的防插錯(cuò)空，防止卡件誤插。I/O模板均為智能模板，具有自診斷、自恢復(fù)功能，同時(shí)XDC800中XCU及其他硬件卡件均具備在系統(tǒng)運(yùn)行中帶電插拔功能，這種特點(diǎn)對(duì)于使用和維護(hù)工作提供了便利條件。

3 XDC800的軟件特點(diǎn)

XDC800采用新華集團(tuán)公司開(kāi)發(fā)的可視化圖形組態(tài)軟件，利用開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息的采集和系統(tǒng)通訊。系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、管理于一體，控制功能分散，管理集中，是一個(gè)全集成的、結(jié)構(gòu)完整、功能完善、面向整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)。其中XCU控制器部分軟件可以分為三部分，即狀態(tài)顯示部分（VXCU）、控制核心部分（VCTRL）和I/O驅(qū)動(dòng)。XCU的狀態(tài)包括網(wǎng)絡(luò)情況、I/O接口狀態(tài)、XCU的負(fù)荷率等。XDC800系統(tǒng)軟件具有組態(tài)靈活、調(diào)試方便等一系列特點(diǎn)，具體如下：

（1）OnXDC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)優(yōu)化精簡(jiǎn)，只有幾M字節(jié)整個(gè)系統(tǒng)軟件，其生成的控制器代碼文件只有幾百K字節(jié)，這在眾多的DCS產(chǎn)品中可以說(shuō)是最小、最精簡(jiǎn)的。

（2）xHMI具有強(qiáng)大的圖像顯示功能和方便、直觀、可視化的圖形生成功能，操作平臺(tái)為中文化窗口，更利于操作人員高效、方便地學(xué)習(xí)和培訓(xùn)工作。

（3）XCU圖形組態(tài)編程軟件具有非常豐富的控制算法，符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用指令和控制算法的多種編程方式。相對(duì)于其他DCS廠家組態(tài)更直觀，利于檢修維護(hù)人員維護(hù)和修改。

（4）具有在線的診斷至通道級(jí)的自診斷能力。

（5）具備專(zhuān)業(yè)化嵌入式算法模塊，具備在線修改等功能，對(duì)控制程序的修改無(wú)需編譯和下裝等步驟，確保了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀態(tài)的安全穩(wěn)定。

4 XDC800在脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

按照脫硫系統(tǒng)工藝要求及脫硫系統(tǒng)作為電廠第四大主設(shè)備的出現(xiàn)，對(duì)自動(dòng)化程度和安全穩(wěn)定性提出了更高的要求。XDC800系統(tǒng)具有高可靠性的硬件設(shè)計(jì)，以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線通訊網(wǎng)絡(luò)冗余配置，作為脫硫工程中的核心部分XDC800滿足控制系統(tǒng)的一系列要求。

4.1 硬件配置

大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司1-4號(hào)爐脫硫系統(tǒng)控制柜前后兩面均布置有DCS卡件，為了保證電源系統(tǒng)的安全運(yùn)行，配置有UPS與廠用電雙路電源冗余配置，機(jī)柜內(nèi)部電源模塊也為冗余配置。系統(tǒng)由5對(duì)冗余XCU，2臺(tái)冗余交換機(jī)分A、B網(wǎng)，4臺(tái)操作員站及1臺(tái)工程師站、1臺(tái)歷史站組成，操作系統(tǒng)采用WINDOWS XP系統(tǒng)。上位機(jī)均采用研華工控機(jī)，配標(biāo)準(zhǔn)的LCD顯示器、標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)和光電鼠標(biāo)。

4.2 XDC800功能

大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司DCS系統(tǒng)按照“分散控制、分散操作、集中管理”的要求進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。脫硫系統(tǒng)中的所有電機(jī)、電動(dòng)門(mén)、電氣裝置的操作控制、聯(lián)鎖保護(hù)、數(shù)據(jù)監(jiān)視、報(bào)警系統(tǒng)均由上海新華XDC800系統(tǒng)完成實(shí)現(xiàn)。

4.3 實(shí)際應(yīng)用

大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司脫硫DCS系統(tǒng)完成對(duì)煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)等聯(lián)鎖、保護(hù)、監(jiān)視、操作等功能。XDC800系統(tǒng)在公司的應(yīng)用中得到了檢修及運(yùn)行人員的一致認(rèn)可，不僅在畫(huà)面操作方面簡(jiǎn)單實(shí)用，在邏輯檢修維護(hù)過(guò)程中更方便修改，易于理解，同時(shí)在脫硫系統(tǒng)改造過(guò)程中，針對(duì)公司對(duì)于脫硫系統(tǒng)檢修人員不熟悉此系統(tǒng)的現(xiàn)狀，在改造中采用邊改造邊學(xué)習(xí)的方法，在改造工程結(jié)束后，使檢修人員對(duì)于此系統(tǒng)有更深一步的理解與認(rèn)識(shí)。

DCS改造過(guò)程中邏輯控制部分中吸收塔系統(tǒng)中石膏排出泵聯(lián)鎖邏輯通過(guò)EPID增強(qiáng)型PID調(diào)節(jié)功能塊，ES/MA手操器功能塊及其他相關(guān)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)對(duì)石膏排出泵頻率的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。吸收塔除霧器沖洗水順控系統(tǒng)邏輯通過(guò)STEP步進(jìn)功能塊及其他相關(guān)條件實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫系統(tǒng)共計(jì)15個(gè)沖洗水門(mén)的順序控制。電機(jī)的啟停與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)均通過(guò)XCU組態(tài)中DEVICE功能塊完成，此功能塊內(nèi)部包含超馳開(kāi)、關(guān)，開(kāi)關(guān)允許，手自動(dòng)切換，聯(lián)鎖自動(dòng)開(kāi)關(guān)以及跳閘、故障、控制電源消失等一系列的功能，完全滿足了脫硫系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的相關(guān)聯(lián)鎖、保護(hù)功能，同時(shí)此功能塊還可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求進(jìn)行相關(guān)參數(shù)調(diào)整工作，具備強(qiáng)大的適應(yīng)能力。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)XDC800DCS系統(tǒng)在大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司的成功應(yīng)用，經(jīng)過(guò)近兩年的正常生產(chǎn)使用，此控制系統(tǒng)中監(jiān)控的溫度、壓力、液位、流量均正常，電機(jī)及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制、反饋靈敏，對(duì)電機(jī)保護(hù)及聯(lián)鎖準(zhǔn)確，給操作人員監(jiān)視、控制帶來(lái)了很大的方便，證明了XDCS800是一套穩(wěn)定性極高且操作簡(jiǎn)單的DCS控制系統(tǒng)，XDC800DCS系統(tǒng)自身有極高的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，有很強(qiáng)的故障診斷能力和修復(fù)能力。XDC800DCS控制系統(tǒng)為單機(jī)保護(hù)以及整套脫硫系統(tǒng)提供極為完善的安全保護(hù)，應(yīng)用于脫硫系統(tǒng)中具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及安全

保證。

作者簡(jiǎn)介：趙暕（1986-），男，遼寧鐵嶺人，大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司助理工程師，研究方向：電力。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）